基于数字微镜器件的多端口C波段可调谐波长阻断器

发布时间：2020-04-18 13:48

【摘要】：随着密集波分复用技术的广泛应用和光纤传输容量的巨幅增长,现有电交换技术无论在交换容量还是能效上都早已不堪重负,构建以波长交换为基础的下一代智能化全光通信网络逐渐成为通信研究和产业领域的重要共识。能够通过软件进行远程控制的可重构光分插复用器(ROADM)和多维光交叉连接(OXC)设备作为未来全光通信网络发展所必需的关键性核心基础性设备,具有极其重要的研究价值和广阔的国际市场需求。ROADM不仅可以实现对现有网络资源的智能化灵活配置,而且可以对网络的规模与业务根据需要进行低成本的灵活拓展。波长阻断器(Wavelength Blocker:WB)是ROADM关键技术之一,这是一种能在空间上对任意通信波长进行灵活阻断的光学系统。目前波长阻断器的核心技术主要包括微机电系统(MEMS)、液晶(LC)、平面光波导(PLC)光子集成技术和硅基液晶(LCOS)技术等。近年来,数字微镜器件(DMD)作为一种成熟的空间光调制器,因其响应速度快、偏振不相关、性能稳定、价格合理等优势逐步向非投影显示领域拓展。在此背景下,本论文提出一种基于数字微镜器件的多端口 C波段可调谐波长阻断器,最终实现了可远程软件灵活控制的16端口 100GHz通道间隔的阻断功能。具体研究工作如下:1、利用标量衍射理论分析了两种型号DMD:DLP5500(单像素尺寸10.8μm)和0.7"XGA(单像素尺寸13.68μm)的衍射特性,主要分析相干光入射时,单像素尺寸和入射角对DMD衍射光分布的影响。为实现高衍射效率的近闪耀状态选择合适的单像素尺寸和入射角。通过理论分析得到DLP5500(单像素10.8μm)在入射角为12°时达到近闪耀状态,近闪耀级次为(-2,-2),衍射角为-11.42°,阵列的衍射效率为98%,此时衍射光沿入射光方向基本原路返回;0.7"XGA(单像素13.68μm)在入射角12°时衍射光偏离闪耀条件,出现四个干涉极大值,难以原路返回耦合进入光纤。在入射角52°时达到近闪耀状态,衍射光级次为(-2,-2),阵列的衍射效率接近100%。2、在光学软件中构建了 DMD模型,并将其应用于光学系统中DMD衍射特性的分析;设计制作了基于0.7" XGA型号DMD的多端口 C波段可调谐波长阻断器,并在光学设计软件中对系统的结构进行优化。3、在理论分析的基础上,搭建了基于DMD的16端口 C波段波长阻断器,实现了支持1530nm-1560nm波长范围内任意波长的阻断。16端口的损耗范围在12dB-15dB,其中1545nm处损耗较低,带宽边缘由于不同波长的衍射角度不同,导致耦合回原光路时损耗较高。系统整体损耗较高的原因是DMD型号并不完全适配,可通过选择更合适型号来消除DMD引入的7-9dB损耗。各端口均匀性良好,通道之间串扰低于-33dB(无串扰)。各通道阻断消光比为-35dB,可实现有效的波长阻断。中心波长的调谐精度为5GHz,最小通道间隔为100GHz,光谱带宽的最小调谐精度为10GHz。这一工作为后续研制更多端口的波长阻断器实验样机提供理论基础和技术支撑。
【图文】：

目前己经有三代ＲＯＡＤＭ技术开始商用：波长阻ｌｏｃｋｅｒ，简称邋ＷＢ）、平面光波导（Ｐｌａｎａｒ邋Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ邋Ｃｉｒｃｕｉｔ，（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ邋Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ邋Ｓｗｉｔｃｈ，简称邋ＷＳＳ）。逡逑，基于波长阻断器的第一代ＲＯＡＤＭ系统开始商用。波长阻的透传，以及其他波长的阻断，，通过与合波器（ＤＷＤＭ）Ｘ）的配合，来实现所需要的波长的直通或上下载。⑴］波长阻有两个方向节点的系统，其支持多端口通道独立控制，光谱０ＧＨｚ和１００ＧＨｚ，且能够实现多器件的级联，光谱的均衡性激光器或可调谐光滤波器等上下路模块来构建系统，因此其于波长阻断器的ＲＯＡＤＭ结构示意图，图中波长阻断或直通

波长阻断器的ＲＯＡＤＭ结构示意图，图中波长阻断或直｜ｎ＾逦＿邋ｗｂ邋逦逡逑Ｄｒｏｐ逡逑Ａｄｄ逡逑图１－１邋ＷＢ－ＲＯＡＤＭ结构示意图逡逑第二代平面光波导技术，与一代相比合并了包括分波器、固态部件于单个芯片上，具备结构简单，插入损耗小，易于宽窄化效应，节点的级联规模受限，波长间隔只能为丨００，与一代ＷＢ相比，并无明显优势。１１２１图１－２是基于平面光波
【学位授予单位】：中央民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1

【参考文献】

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1 于晓晨;胡家升;王连宝;;基于液晶空间光调制器的激光束整形[J];光学学报;2012年05期

2 余卿;余晓芬;刘文文;程伶俐;;数字微镜器件用于并行共焦测量的再研究[J];光学学报;2011年05期

3 胡强高;刘德明;张s

本文编号：2632159